3B Scientific Fine Beam Tube T - Manual (Page 14)

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constitués d'une cathode d'oxyde à chauffage indirect,
d'un cylindre de Wehnelt et d'une anode trouée, en
atmosphère de gaz résiduel au néon avec une pression
gazeuse précise. Les atomes gazeux sont ionisés sur toute
la trajectoire des électrons, formant un faisceau brillant à
coupure nette. Des repères de mesure permettent de
déterminer le diamètre du chemin circulaire du rayon
dévié dans le champ magnétique sans parallaxe.
Le tube est monté sur un socle présentant des douilles
de connexion de couleur. Pour protéger les tubes, un
circuit de protection est installé dans le socle ; celui-ci
coupe toute tension supérieure à celle indiquée sur le
socle de tubes sous « Cutoff-Voltage » (tension de
relâchement). Le circuit de protection empêche qu'une
tension trop élevée dissipe le chauffage et veille à ce
que la tension n'augmente que lentement lors la mise
sous tension.
3. Caractéristiques techniques
Remplissage de gaz : néon
Pression gazeuse : 1,3 x 10 -5 bar
Tension de chauffage : 4 à 12 V CC (cf. indica-
tion « Cutoff-Voltage »
sur le socle de tubes)
Courant de chauffage : 300 à 450 mA
Tension Wehnelt : 0 à -50 V
Tension anodique : 200 à 300 V
Courant anodique : < 0,3 mA
Diamètre du pinceau étroit : 20 à 120 mm
Ecart des repères :
20 mm
Diamètre de piston : 160 mm
Hauteur totale avec socle : 260 mm
Plaque : 115 x 115 x 35 mm 3
Masse : env. 820 g
4. Notions de base generales
Sur un électron se déplaçant à une vitesse v perpendi-
culairement par rapport à un champ magnétique uni-
forme B, la force de Lorentz agit perpendiculairement
par rapport à la vitesse et au champ magnétique.
B v e F
⋅ ⋅ =
(1)
e: charge élémentaire
Elle soumet en tant que force centripète l'électron
r
v m
F
2 ⋅
=
(2)
m: masse de l'électron
sur une trajectoire circulaire au rayon r. D'où en dé-
coule
r
v m
B e
⋅
= ⋅
(3)
La vitesse v dépend de la tension d'accélération U du
canon à électrons:
U
m
e
v
⋅ ⋅ = 2
(4)
Pour la charge spécifique de l'électron, l'équation
susmentionnée s'applique alors :
( )
2
2
B r
U
m
e
⋅
⋅
=
(5)
Si, étant donnés différentes tensions d'accélération U
et différents champs magnétiques B, nous mesurons
les rayons respectifs r d'une trajectoire circulaire, les
valeurs mesurées s'inscrivent alors dans un diagramme
r
2 B 2 -2 U conformément à l'équation (5) sur une droite
d'origine dont la pente est e / m.
Le champ magnétique B est généré dans une paire de
bobines de Helmholtz ; sa valeur est proportionnelle
au courant
I
H
parcourant une seule bobine. Il sera
possible de calculer le facteur de proportionnalité k à
partir du rayon de la bobine R = 147,5 mm et du
nombre de spires N = 124 par bobine :
H
I k B
⋅ =
A
mT
756 0
Am
Vs
10 4
5
4
7 2
3
,
R
N
k
= ⋅ ⋅ π ⋅ ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
= −
L'ensemble des grandeurs déterminantes étant par là
connues pour cette charge élémentaire spécifique.
5. Accessoires supplémentaires requis
1 Alimentation CC 300 V (230 V, 50/60 Hz) U8521371-230
ou
1 Alimentation CC 300 V (115 V, 50/60 Hz) U8521371-115
et
1 Alimentation CC 20 V, 5 A (230 V, 50/60 Hz) U33020-230
ou
1 Alimentation CC 20 V, 5 A (115 V, 50/60 Hz) U33000-115
ou
1 Alimentation CC 500 V (230 V, 50/60 Hz) U33000-230
ou
1 Alimentation CC 500 V (115 V, 50/60 Hz)
U33000-115
1 Paire de bobines de Helmholtz U8481500
1 ou 2 Multimètre analogique AM50 AM50 U17450
Câbles expérimentaux de sécurité
6. Manipulation
6.1 Montage de l'appareillage expérimental
• Placez le tube entre les bobines de Helmholtz.
• Afin de mieux pouvoir observer le rayon d'élec-
trons, l'essai expérimental devrait se dérouler dans
une salle occultée.